تكتسب مواد ألياف الكربون شعبية بسبب مجموعة واسعة من التطبيقات في الفضاء والسيارات ونقل السكك الحديدية والأجهزة الطبية الراقية والمعدات الرياضية. جلبت خصائصها عالية القوة أمل جديد للتنمية في العديد من الصناعات. يمكن تصنيف ألياف الكربون إلى أنواع قائمة على البترول والحيوية. في الوقت الحاضر ، تتمتع ألياف الكربون المستندة إلى النفط بأداء أعلى وحجم إنتاج أعلى من ألياف الكربون المستندة إلى الحيوي ، لكن الأخير لا يزال لديه إمكانات كبيرة.
ألياف الكربون القائمة على البترول تهيمن على السوق
تعد منتجات ألياف الكربون القائمة على البترول حاليًا قادة السوق. وتشمل هذه polyacrylonitrile (PAN) - القائمة على الألياف الكربونية التي تعتمد على الملعب ، والتي تعتمد على Viscose. تمثل ألياف الكربون المستندة إلى PAN أكثر من 90 ٪ من إجمالي إنتاج ألياف الكربون ، والألياف المستندة إلى الملعب تمثل حوالي 7 ٪ ، والألياف المستندة إلى Viscose تمثل حوالي 1 ٪. يرجع هذا الاختلاف بشكل أساسي إلى الاختلافات في الأداء وصعوبة المعالجة. ألياف الكربون المستندة إلى عموم هو المنتج المهيمن في السوق وحجر الزاوية في وضع السوق في ألياف الكربون القائم على النفط.
ألياف الكربون عبارة عن خيوط رقيقة رائعة مصنوعة من بلورات كربونية نقية تقريبًا بقطر ميكرومتر {0}}. لديها خمسة أضعاف القوة الميكانيكية وضعف صلابة الصلب. تم تصنيع ألياف الكربون في الأصل من مواد نباتية مثل السليلوز ورايون ، ولكن تم استبدالها لاحقًا بالمنتجات القائمة على البترول بسبب انخفاض تكلفتها وأداء أفضل.
لصنع ألياف الكربون ، تتم معالجة البترول أولاً في عموم شديدة السمية. يتم رسمه إلى خيوط ناعمة ثم تسخينها في أفران خالية من الأكسجين. ومع ذلك ، فإن عملية الإنتاج هذه تستهلك طاقة كبيرة وتولد العديد من الانبعاثات والسموم. على عكس الماضي عندما كانت التكلفة هي الشاغل الرئيسي ، أصبحت الاستدامة الآن أكثر أهمية ولم تعد البترول رخيصة.
لماذا تطوير ألياف الكربون القائمة على الحيوية؟
بالمقارنة مع الألياف القائمة على عموم ، فإن الألياف الكربونية المستندة إلى الحيوية لها أداء متوسط إلى منخفض. فلماذا تطويره؟ وهذا يتطلب فهم عيوب ألياف الكربون القائمة على البترول.
إن إنتاج ألياف الكربون القائم على البترول مكثف للطاقة ، وينتج عن مواد ضارة ، ويضر بالبيئة. بالإضافة إلى ذلك ، يصعب إعادة تدوير منتجات ألياف الكربون ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج وصعوبات ما بعد المعالجة. لتقليل تكاليف الإنتاج والاعتماد على المواد الخام الأحفورية ، اكتسبت الأبحاث حول سلائف ألياف الكربون المستندة إلى الحيوية الانتباه. على سبيل المثال ، يتم استكشاف Lignin و Glycerin و Lignocellulosic السكريات كمواد خام بديلة.
تعد حماية البيئة قضية عالمية ملحة وتوافق في الآراء بين جميع البلدان. على الرغم من أن مواد ألياف الكربون لها مزايا واضحة ، إلا أنها ليست صديقة للبيئة. لذلك ، يبحث العلماء عن حلول ، وأصبح "حياد الكربون" قوة دافعة لتطوير ألياف الكربون القائمة على الحيوية. لا يمكن أن تحل ألياف الكربون المستندة إلى البترول محل ألياف الكربون المستندة إلى الحيوي ، وفي المستقبل ، سيتطور كلا النوعين بالتوازي. المفتاح هو الاتجاه الذي سيشهد اختراقات وإنجازات أكبر.
